貴州省高砷煤利用過程中鉛的環境影響效應初步分析

摘要：本文通過測定貴州省某村煤、粉煤灰、土壤中鉛的含量，評估該區煤利用過程中鉛的環境影響。研究區煤、粉煤灰、土壤中鉛主要以殘渣態為主，遷移轉化能力較弱；居民日常燃煤的鉛排放量較大，鉛排放率為19.85%。

關鍵詞：鉛；煤；鉛排放

鉛是一種毒性較強的物質，可以對許多人體器官帶來不良影響。根據對鉛致癌性的動物實驗和人群研究，美國環保局認為鉛是“可能的人類致癌物”。煤中含有少量鉛，在其利用的各種過程中可遷移到大氣、水以及土壤中，對環境造成危害。貴州省高砷煤在利用過程中發生了比較嚴重的環境污染事件，但對煤利用過程中鉛的研究較少，因此，系統研究煤利用過程中鉛環境影響具有重要的現實意義。

一、實驗部分

樣品來源于貴州省興仁縣某村居民用煤，土壤、粉煤灰。煤樣按照《煤樣的制備方法》(GB74-1996)制備，粉碎至200目，室溫烘干，對樣品進行消解，最后用ICP-MS進行砷含量分析測試。土樣、植物樣置于室內通風陰涼處使其自然風干，風干后的土壤用瑪瑙研缽至200目過篩，植物樣使用粉碎機粉碎。處理后的樣品經消解后用ICP-MS進行Pb含量分析測試。

二、結果與討論

1.研究區煤、土壤及粉煤灰中的鉛含量

居民用煤、土壤及粉煤灰中Pb含量通過ICP-MS測試分析，結果見表1：

Swaine報道大部分煤的Pb含量范圍為2～80mg/kg，澳大利亞、美國和南非煤中Pb含量的范圍為2～40mg/kg，大部分澳大利亞煤和美國煤中Pb的平均值為l0～15mg/kg，而歐洲煤中Pb的平均含量為30～60mg/kg。唐修義和黃文輝等統計我國1369個樣品中多數樣品Pb的含量為3～60mg/kg，算術均值為14mg/kg。可見，高砷煤中鉛含量未出現異常。

世界土壤中Pb含量為2～200mg/kg，平均20mg/kg；我國土壤平均含Pb25mg/kg；貴陽市表層土壤中鉛的平均含量為43.2mg/kg，標準差為31.3mg/kg，最大值為318.9mg/kg，95.5%的樣品測量值是100.0mg/kg。本實驗土壤的pH為5.3，測定土壤中Pb含量分別為142.04mg/kg和127.30mg/kg，符合土壤環境質量二級標準。較我國土壤的平均含量高，也高于貴陽市表層土壤中Pb的平均含量，也可能是因為粉煤灰回用土壤導致土壤鉛含量較高。

2. 鉛形態研究

煤、土壤和粉煤灰中鉛的賦存狀態可以反映鉛遷移轉化的難易程度。此次研究采用六級逐級化學浸提實驗，進行鉛形態分析，分析結果見表2。

從表2可以看到煤中金屬Pb的形態分布為殘渣態、鐵錳氧化物結合態、硫化物結合態、水溶態和可交換態，碳酸鹽結合態和有機結合態含量較少。

土壤中金屬Pb的形態分布為殘渣態、硫化物結合態、鐵錳氧化物結合態，水溶態和可交換態、碳酸鹽結合態和有機結合態含量較少。灰中金屬Pb的形態分布為殘渣態、鐵錳氧化物結合態、硫化物結合態，水溶態和可交換態、碳酸鹽結合態和有機結合態含量較少。

3.鉛排放量研究

根據興仁當地實際情況，此次我們采用居民燃燒蜂窩煤或者燃燒煤和土的混合物的量來大略計算鉛的排放量，用煤（70%）和土壤（30%）混合燃燒，燃燒產生粉煤灰（40%），燃煤鉛排放量即為煤中鉛含量與土壤中鉛含量的和減去粉煤灰中的鉛含量。

根據表和上述計算方法，排放入大氣中的Pb為67.97mg，排放率為12.32%。兩個采樣地的平均排放量為124.08mg，平均排放率為19.85%。相關研究顯示鉛在低溫灰化樣品中的損失率為8.74%，高溫灰化樣品中的損失率分別為48.14%，則本實驗測定排放率介于高溫灰化和低溫灰化之間。

按照當地每戶夏季每天用煤量2.60～3.25kg，冬季每天用煤量4.55～5.20kg計算，每戶夏季每天排放入大氣中的Pb為51.61～64.51mg，冬季每天排放入大氣中的Pb為90.32～103.22mg。

據實驗采樣地的煤燃燒時的平均排放量12.408mg/kg來看，實驗所用煤中Pb的含量在24.29mg/kg～33.13mg/kg。說明Pb在煤的燃燒過程中約有50%以氧化物形式隨同煙塵排人大氣中。這與郭英廷等人的實驗結果相吻合。

貴州省位于副熱帶東亞大陸的季風區內，氣候類型屬中國亞熱帶高原季風濕潤氣候，并且貴州的西南部屬于多雨區，降雨日數較多，相對濕度較大，而且不同季節之間的變幅較小，對于空氣中污染物的擴散非常不利。

三、結論

1.該地區中煤、土壤和粉煤灰中鉛形態主要以殘渣態為主，其次為鐵錳氧化物結合態和硫化物結合態，其他形態的鉛含量較低，遷移轉化能力較弱，對環境的危害程度尚不能定論，仍有待進一步研究與討論。

2.研究區每家用戶日常燃煤的鉛排放率較高，為19.85%，排放量較大。

參考文獻：

1.唐修義、黃文輝等，《中國煤中微量元素》，商務印書館

2.王濟，《貴陽市表層土壤中的重金屬》，貴州人民出版社

3.郭英廷、侯慧敏、李娟等，《煤中砷、氟、汞、鉛、鎘在灰化過程中的逸散規律》，《中國煤田地質》，1994

4.周運書、周代興、鄭寶山等，《燃煤型砷中毒20年不同環境下的流行病學調查[J]，《中國地方病學雜志》，1998

【責編 張景賢】